Poupar energia e minimizar perdas de energia é um dos aspetos mais importantes da utilização de energia. Independentemente do setor em que trabalha, procurar poupar energia significa analisar as suas taxas de consumo de energia e desenvolver um plano de poupança de energia para a gestão de qualidade da energia.
Testes de referência para o consumo de energia elétrica
O primeiro passo para desenvolver um programa de gestão de qualidade de energia é efetuar um teste de referência relativo ao consumo de energia elétrica atual nas instalações. Através desta pesquisa inicial, pode procurar soluções rápidas e fáceis para começar, como áreas que normalmente se encontram fechadas nos fins de semana e que podem ser desligadas. Monitorize áreas que contribuem para o seu consumo de energia, para além de grandes equipamentos, como aquecimento elétrico suplementar, luzes que permanecem acesas e computadores que não são desligados.
Após identificar estas áreas e implementar estas mudanças rápidas, continue com estudos mais detalhados em todas as instalações ou campus. Efetue estudos de carga em equipamentos em toda a área utilizando o analisador da qualidade da energia trifásica da série 1777 da Fluke. Estas medições indicam onde pode obter oportunidades significativas de poupança de energia ao desligar alguns sistemas durante a noite em períodos de inatividade.
Considerações avançadas de qualidade da energia
O próximo passo no processo de redução do consumo de energia é analisar as áreas onde surgem as perdas de energia. Um dos aspetos importantes é a perda que ocorre em condutores. À medida que a corrente flui através de condutores, parte da energia gerada transforma-se em calor residual. Para resolver este problema, é utilizada a fórmula I2R cujo resultado consiste na energia fornecida. No entanto, desta forma, restam 2 soluções possíveis: reduzir o fluxo de corrente (I) para diminuir o valor de kW, ou reduzir a resistência (R). Ambas constituem um problema:
- Reduzir a corrente (I) implica que a carga não irá funcionar corretamente
- Reduzir a resistência (R) pode ser mais dispendioso, uma vez que isto requer a instalação de condutores de cobre ou alumínio
Então, qual é a melhor solução?
Considere a dimensão do condutor. O National Electric Code (NFPA 70 ou NEC 100) fornece orientação relativamente à dimensão de um condutor, descrevendo o tamanho ideal do condutor para praticamente qualquer circunstância. A principal consideração quanto à dimensão do condutor é garantir o funcionamento seguro dos condutores com o isolamento mais adequado. Tal pode depender do comprimento, da área de secção transversal e da corrente nominal necessária prevista. Isto pode proporcionar perdas de energia minimizadas, normalmente de 2% ou inferiores, e queda de tensão aceitável no condutor. Algumas possibilidades adicionais passam por instalar cargas de maior eficiência. Considerar verificar se os motores são demasiado grandes para a aplicação atual.
Perdas de energia
Estes códigos e diretrizes são excelentes para quando inicia novos trabalhos mas, após a instalação da cablagem e das cargas já estar concluída, nem sempre funcionam de forma ideal. Ao longo do tempo, o equipamento pode sofrer alterações devido a adições ou ajustes, mudanças e idade, que podem ter um efeito significativo nas perdas de energia. As principais áreas onde podem ocorrer perdas de energia estão relacionadas com a qualidade da energia: regulação de tensão, harmónicos, fator de potência e cargas desequilibradas.
Regulação de tensão
A regulação de tensão reduz o consumo de energia em cargas que dependem da tensão. Para isto, esta reduz ou controla os níveis de tensão dentro das especificações do fabricante do equipamento para obter poupanças de energia. Conforme são instaladas cargas mais eficientes num transformador, a tensão no sistema pode aumentar ou ser controlada incorretamente.
Para resolver problemas de regulação de tensão, utilize um analisador de qualidade da energia da série 1777 da Fluke para detetar tensões transitórias e desequilíbrios de tensão. Ambos os problemas podem levar a avarias, períodos de inatividade não planeados e reparações dispendiosas.
Harmónicos
Os harmónicos distorcem a tensão e a corrente de modo a que não se mantenha a onda sinusoidal ideal para a tensão. Um dos efeitos mais reconhecidos dos harmónicos nos sistemas elétricos é o excesso de calor que criam nos condutores que os transportam. Isto resulta em sobreaquecimento de condutores de fase e neutros, conhecidos como "harmónicos triplen".
O calor adicional causa problemas em cabos, enrolamentos do motor e transformadores. O sobreaquecimento pode causar danos significativos ou uma falha completa, podendo originar períodos de inatividade não planeados e reparações dispendiosas. Para medir e diagnosticar harmónicos, utilize um analisador da qualidade da energia trifásica da série 1770 da Fluke.
Carga desequilibrada
No caso de motores trifásicos, o desequilíbrio degrada o desempenho da unidade e reduz a vida útil. O desequilíbrio de tensão nos terminais do estator do motor provoca um desequilíbrio de corrente de fase muito desproporcional ao desequilíbrio de tensão. Correntes desequilibradas, por sua vez, originam pulsações de binário, aumento de vibração e sobrecarga mecânica, aumento de perdas e sobreaquecimento do motor. Cada um destes efeitos consome energia, agora quantificável em watts. Para diagnosticar e medir a perdas de energia desequilibradas, utilize um analisador da qualidade da energia trifásica da série 1777 da Fluke.
Vantagens dos estudos de qualidade da energia
Quando os estudos de qualidade da energia revelam áreas onde ocorrem perdas de energia, pode tomar medidas para resolver os problemas:
- Defina uma rotina de manutenção preventiva para que possa continuar a estabelecer comparações com base nas suas referências e resolver problemas à medida que surgem.
- Instale filtros de harmónicos em cargas que contribuam para a distorção harmónica da sua instalação.
- Resolva as fontes de desequilíbrio. Isto pode incluir definir um plano de reparação ou substituição para motores grandes com problemas de desequilíbrio mecânico.
- Minimize problemas de carga desequilibrada. Em alguns casos, isto pode implicar o ajuste de cargas monofásicas, para que disponham de uma distribuição mais uniforme em todas as fases.
- Substitua os fusíveis queimados, se necessário. Um fusível queimado num banco de condensadores trifásicos de melhoria do fator de potência pode também causar o problema; a substituição do fusível pode resolver um grande desequilíbrio.
Os estudos de qualidade da energia destacam várias medidas que podem ser implementadas para poupar energia, reduzir as perdas de energia resultantes de problemas nas instalações e diminuir os custos de energia. A monitorização da qualidade da energia pode indicar a origem dos problemas que observa e de que forma corrigi-los.
Para além das poupanças de energia, os estudos de qualidade da energia revelaram algumas vantagens adicionais:
- Deteção de potenciais pontos de avaria em equipamentos que podem gerar grandes quebras
- Deteção de anomalias em equipamentos que podem resultar numa sequência de problemas
- Deteção de disjuntores incorretamente instalados propensos a disparos acidentais